JP2003282596A - Method for manufacturing nitride semiconductor device and nitride semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing nitride semiconductor device and nitride semiconductor device

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JP2003282596A
JP2003282596A JP2002078232A JP2002078232A JP2003282596A JP 2003282596 A JP2003282596 A JP 2003282596A JP 2002078232 A JP2002078232 A JP 2002078232A JP 2002078232 A JP2002078232 A JP 2002078232A JP 2003282596 A JP2003282596 A JP 2003282596A
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JP
Japan
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nitride semiconductor
semiconductor device
layer
heat dissipation
manufacturing
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JP2002078232A
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Japanese (ja)
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Narihisa Miura
成久 三浦
Toshiyuki Oishi
敏之 大石
Muneyoshi Fukita
宗義 吹田
Takuma Nanjo
拓真 南條
Yuji Abe
雄次 阿部
Tetsuya Takami
哲也 高見
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a nitride semiconductor device capable of manufacturing the nitride semiconductor device, whose heat radiating performance is superior, at a low cost with a satisfactory yield. <P>SOLUTION: This nitride semiconductor device comprises a process for laminating a multilayer nitride semiconductor layer 2 on a supporting substrate 1, a process for forming a field effect transistor including gate wiring 8 and source/drain wirings 9 and 10 on the multilayer nitride semiconductor layer 2, a process for forming a thick film protecting film 11 on the multilayer nitride semiconductor layer 2 so that the field effect transistor can be covered, and a process for removing the supporting substrate 1 by wet etching. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物半導体装置
の製造方法および窒化物半導体装置に関し、より具体的
には、放熱性に優れた窒化物半導体装置の製造方法およ
び窒化物半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a nitride semiconductor device and a nitride semiconductor device, and more specifically to a method for manufacturing a nitride semiconductor device excellent in heat dissipation and a nitride semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、化合物半導体の一種である窒化物
半導体を用いた窒化物半導体装置が注目を浴びている。
この窒化物半導体は、窒化ガリウム(GaN)、窒化イ
ンジウム(InN)、窒化アルミニウム(AlN)、お
よびそれらの混晶半導体からなる。窒化物半導体装置
は、シリコン半導体装置よりも電子移動度に優れ、高速
にて信号処理を行なうことが可能であり、様々な用途へ
と研究開発がなされている。また、特にInXGa1-X
で組成式が表わされる結晶を発光層として用いることに
より、高輝度の発光素子が得られることも知られてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, a nitride semiconductor device using a nitride semiconductor, which is a kind of compound semiconductor, has been receiving attention.
This nitride semiconductor is made of gallium nitride (GaN), indium nitride (InN), aluminum nitride (AlN), and mixed crystal semiconductors thereof. Nitride semiconductor devices have a higher electron mobility than silicon semiconductor devices and are capable of high-speed signal processing, and are being researched and developed for various applications. In particular, In X Ga 1 -X N
It is also known that a high-luminance light-emitting device can be obtained by using a crystal represented by the composition formula in 1) as a light-emitting layer.

【0003】この窒化物半導体の製造にあたっては、支
持基板の基板結晶上に窒化物半導体の単結晶膜をエピタ
キシャル成長させ、積層することによって行なわれる。
本発明においては、この窒化物半導体の単結晶膜の積層
体を窒化物半導体層と称する。窒化物半導体の特性は、
単結晶膜中の結晶欠陥の密度によって大きく左右され
る。このため、窒化物半導体を形成する際に使用する支
持基板材料としては、その上にエピタキシャル成長させ
る窒化物半導体結晶と同一の結晶構造、格子定数、およ
び熱膨張係数などの物性定数を有する材料が好ましい。
以上の観点から、たとえばGaNの単結晶を支持基板材
料として用いるのが理想的であるが、GaNの大きな結
晶を製作することは極めて困難であり、未だ実現化され
ていない。
This nitride semiconductor is manufactured by epitaxially growing a single crystal film of a nitride semiconductor on a substrate crystal of a supporting substrate and laminating the single crystal film.
In the present invention, this laminated body of single crystal films of the nitride semiconductor is referred to as a nitride semiconductor layer. The characteristics of nitride semiconductors are
It is largely influenced by the density of crystal defects in the single crystal film. Therefore, as the supporting substrate material used when forming the nitride semiconductor, a material having the same crystal structure as the nitride semiconductor crystal epitaxially grown thereon, a lattice constant, and a physical constant such as a thermal expansion coefficient is preferable. .
From the above viewpoints, it is ideal to use, for example, a GaN single crystal as a supporting substrate material, but it is extremely difficult to produce a large GaN crystal, and it has not been realized yet.

【0004】このため、よりエピタキシャル成長させる
半導体結晶に近い物性定数を有するサファイア基板や炭
化珪素(SiC)基板を用いて窒化物半導体が製作され
ている。しかしながら、現状においては、これらの支持
基板材料は非常に高価であり、また大口径のウェハを準
備することができないなど、多くの問題点を抱えてい
る。
Therefore, a nitride semiconductor is manufactured using a sapphire substrate or a silicon carbide (SiC) substrate having a physical property constant closer to that of a semiconductor crystal to be epitaxially grown. However, in the present circumstances, these supporting substrate materials are very expensive, and there are many problems such that a large-diameter wafer cannot be prepared.

【0005】上述のサファイア基板やSiC基板に比べ
て非常に安価で、かつ大口径のウェハを準備することが
可能な支持基板材料として、シリコン基板や砒化ガリウ
ム(GaAs)基板がある。しかしながら、これらの基
板の物性定数はエピタキシャル成長させる半導体結晶の
物性定数と大きく異なるため、窒化物半導体の製造に用
いられる支持基板材料としては適当でなかった。しか
し、近年の研究開発により、たとえばシリコン基板やG
aAs基板上に酸化亜鉛(ZnO)層などのバッファ層
を形成し、このバッファ層の上に窒化物半導体のエピタ
キシャル膜を成長させることにより、特性に優れた窒化
物半導体層を得ることが可能になってきている。また、
さらなる技術開発の結果、シリコン基板やGaAs基板
上に直接特性の優れた窒化物半導体層を形成することも
可能になりつつある。
Silicon substrates and gallium arsenide (GaAs) substrates are available as supporting substrate materials, which are much cheaper than the above-mentioned sapphire substrate and SiC substrate and which can be used to prepare large-diameter wafers. However, since the physical constants of these substrates are significantly different from the physical constants of the semiconductor crystal to be epitaxially grown, they were not suitable as a supporting substrate material used for producing a nitride semiconductor. However, due to recent research and development, for example, silicon substrates and G
By forming a buffer layer such as a zinc oxide (ZnO) layer on an aAs substrate and growing an epitaxial film of a nitride semiconductor on the buffer layer, it is possible to obtain a nitride semiconductor layer having excellent characteristics. It has become to. Also,
As a result of further technological development, it is becoming possible to directly form a nitride semiconductor layer having excellent characteristics on a silicon substrate or a GaAs substrate.

【0006】通常、窒化物半導体装置の製造にあたって
は、支持基板を用いて製作された窒化物半導体基板上に
半導体素子を形成することによって製造される。窒化物
半導体基板の製造方法としては、たとえば、特開平9−
208396号公報や特開平11−145057号公報
に開示された製造方法がある。これらの製造方法によっ
て製造される窒化物半導体基板は、その剛性を確保する
ためにいずれも数百μm程度の厚さで形成される。
Usually, in manufacturing a nitride semiconductor device, a semiconductor element is formed on a nitride semiconductor substrate manufactured using a supporting substrate. As a method of manufacturing a nitride semiconductor substrate, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-
There is a manufacturing method disclosed in JP-A 208396 and JP-A 11-145057. The nitride semiconductor substrates manufactured by these manufacturing methods are each formed to have a thickness of about several hundreds of μm in order to ensure the rigidity thereof.

【0007】しかしながら、窒化物半導体装置の信頼性
を向上させるためには、窒化物半導体装置の動作時に能
動領域にて生ずる熱を効率良く放熱する必要がある。こ
の放熱性を十分に確保していない場合には、窒化物半導
体装置の内部に熱が蓄積し、破損に至る原因となる。
However, in order to improve the reliability of the nitride semiconductor device, it is necessary to efficiently dissipate the heat generated in the active region during the operation of the nitride semiconductor device. If this heat dissipation property is not sufficiently ensured, heat will accumulate inside the nitride semiconductor device, which may cause damage.

【0008】このため、多層の窒化物半導体層に半導体
素子を形成した後に、機械的研磨を行なうことによって
支持基板を薄板化する試みが行なわれている(Y.Ando e
t al., International Electron Devices Meeting, Dec
ember2-5,2001, Technical Digest, pp.381-384)。本
製造方法を用いて製造された窒化物半導体装置を図13
に示す。図に示すように、半導体素子である電界効果ト
ランジスタが形成された窒化物半導体層2の裏面には、
バッファ層15を介して支持基板1が位置している。支
持基板1の厚みは50μmであり、この支持基板1は窒
化物半導体層2に電界効果トランジスタを形成した後、
機械的研磨によって薄板化されたものである。なお、こ
こで窒化物半導体層2上には、素子分離領域3、ソース
/ドレイン領域、ゲート電極5、ソース電極6、ドレイ
ン電極7がそれぞれ形成されている。また、窒化物半導
体層2の主表面には表面保護膜4が形成されている。
For this reason, an attempt has been made to thin the supporting substrate by mechanical polishing after forming a semiconductor element on a multi-layered nitride semiconductor layer (Y. Ando e.
t al., International Electron Devices Meeting, Dec
ember2-5, 2001, Technical Digest, pp.381-384). A nitride semiconductor device manufactured using this manufacturing method is shown in FIG.
Shown in. As shown in the figure, on the back surface of the nitride semiconductor layer 2 on which the field effect transistor which is a semiconductor element is formed,
The support substrate 1 is located via the buffer layer 15. The thickness of the supporting substrate 1 is 50 μm, and after forming the field effect transistor on the nitride semiconductor layer 2, the supporting substrate 1 is
It is a thin plate made by mechanical polishing. Here, on the nitride semiconductor layer 2, an element isolation region 3, a source / drain region, a gate electrode 5, a source electrode 6, and a drain electrode 7 are formed, respectively. A surface protective film 4 is formed on the main surface of the nitride semiconductor layer 2.

【0009】本製造方法を用いることにより、多層の窒
化物半導体層の厚みを数μmから数十μm程度の薄さに
まで薄膜化することが可能になり、さらにはこの多層の
窒化物半導体層の裏面に位置する支持基板の厚みを50
μm程度にまで薄板化することが可能になる。これによ
り、放熱性がより向上した窒化物半導体装置を製造する
ことが可能になる。
By using this manufacturing method, it becomes possible to reduce the thickness of the multi-layered nitride semiconductor layer to a thinness of several μm to several tens of μm, and further, this multi-layered nitride semiconductor layer. The thickness of the support substrate located on the back surface of the
It becomes possible to reduce the thickness to about μm. As a result, it becomes possible to manufacture a nitride semiconductor device having improved heat dissipation.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
機械的研磨を用いて支持基板の薄板化を行なった場合に
は、研磨速度の制御やそれに付随する研磨膜厚の制御が
難しい。たとえば、サファイア基板を使用した場合に
は、サファイア基板が非常に硬質であるため、研磨時間
が非常に長く、研磨装置の磨耗も著しい。また、ウェハ
に反りが生じている場合には、研磨後におけるウェハ面
内の支持基板厚の不均一が生じ、個々の素子の放熱特性
がばらついたり、歩留まりが低下したりする懸念があ
り、好ましくない。
However, when the supporting substrate is thinned using the above-described mechanical polishing, it is difficult to control the polishing rate and the accompanying control of the polishing film thickness. For example, when a sapphire substrate is used, the sapphire substrate is extremely hard, so that the polishing time is very long and the polishing apparatus is significantly worn. In addition, when the wafer is warped, the thickness of the supporting substrate in the wafer surface after polishing may be non-uniform, and there is a concern that the heat dissipation characteristics of the individual elements may vary or the yield may decrease, which is preferable. Absent.

【0011】さらに、理想的には支持基板を完全に除去
することが望ましいが、機械的研磨を行なった場合には
ウェハを物理的に損傷させてしまうおそれが高く、完全
に支持基板を除去することは極めて困難である。このた
め、熱伝導率の低い支持基板が窒化物半導体装置の裏面
に残存した状態にて研磨を終了せざるをえない。このた
め、放熱性の面でも十分とは言えない。
Further, ideally, it is desirable to completely remove the supporting substrate, but when mechanical polishing is performed, there is a high possibility that the wafer will be physically damaged, and the supporting substrate is completely removed. Is extremely difficult. For this reason, polishing must be completed with the supporting substrate having a low thermal conductivity remaining on the back surface of the nitride semiconductor device. Therefore, it cannot be said that the heat dissipation is sufficient.

【0012】したがって、本発明は上述の問題点を解決
すべくなされたものであり、放熱性に優れた窒化物半導
体装置を安価にかつ歩留まり良く提供することが可能な
窒化物半導体装置の製造方法および窒化物半導体装置を
提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a method of manufacturing a nitride semiconductor device capable of providing a nitride semiconductor device excellent in heat dissipation at a low cost and a high yield. Another object of the present invention is to provide a nitride semiconductor device.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の局面に基
づく窒化物半導体装置の製造方法は、支持基板上に多層
の窒化物半導体層を積層形成する工程と、多層の窒化物
半導体層上に半導体素子を形成する工程と、半導体素子
の形成後に支持基板を取り除く工程とを備える。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a nitride semiconductor device, which comprises a step of forming a multilayer nitride semiconductor layer on a supporting substrate, and a multilayer nitride semiconductor layer. The method includes the steps of forming a semiconductor element on the top and removing the supporting substrate after the formation of the semiconductor element.

【0014】本製造方法のように、支持基板上に多層の
窒化物半導体層を積層した状態にて半導体素子を形成す
ることにより、窒化物半導体装置の窒化物半導体層を従
来に比して薄く形成することが可能になる。さらには、
半導体素子形成後に支持基板を取り除くことにより、支
持基板を有さない窒化物半導体装置を製造することが可
能になる。このため、放熱性に優れた窒化物半導体装置
を提供することが可能になる。なお、支持基板を完全に
取り除く方法としては、化学的な手法を用いることがよ
り有効である。
As in the present manufacturing method, the semiconductor element is formed in a state in which the multi-layered nitride semiconductor layers are laminated on the supporting substrate, so that the nitride semiconductor layer of the nitride semiconductor device is thinner than the conventional one. Can be formed. Moreover,
By removing the supporting substrate after forming the semiconductor element, it becomes possible to manufacture a nitride semiconductor device having no supporting substrate. Therefore, it is possible to provide a nitride semiconductor device having excellent heat dissipation. A chemical method is more effective as a method for completely removing the supporting substrate.

【0015】上記本発明の第1の局面に基づく窒化物半
導体装置の製造方法にあっては、好ましくは、さらに、
支持基板を取り除く前に半導体素子を覆うように多層の
窒化物半導体層上に厚膜保護膜を形成する工程と、支持
基板を取り除いた後に厚膜保護膜を除去する工程とを備
える。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the first aspect of the present invention, it is preferable that:
The method includes a step of forming a thick protective film on the multilayer nitride semiconductor layer so as to cover the semiconductor element before removing the supporting substrate, and a step of removing the thick protective film after removing the supporting substrate.

【0016】このように、厚膜保護膜を半導体素子を覆
うように形成した後に支持基板を取り除くことにより、
薄膜化された多層の窒化物半導体層の剛性を確保するこ
とが可能になるとともに、既に形成された半導体素子の
保護を図ることも可能になる。これにより、歩留まり良
く放熱性に優れた窒化物半導体装置を製造することが可
能になる。
By thus forming the thick protective film so as to cover the semiconductor element and then removing the supporting substrate,
It is possible to secure the rigidity of the thin-filmed multi-layered nitride semiconductor layer and protect the already formed semiconductor element. As a result, it becomes possible to manufacture a nitride semiconductor device having a high yield and excellent heat dissipation.

【0017】上記本発明の第1の局面に基づく窒化物半
導体装置の製造方法にあっては、好ましくは、さらに、
支持基板が取り除かれることによって露出した多層の窒
化物半導体層の表面に、金属または炭素を主成分とする
放熱層を形成する工程を備える。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the first aspect of the present invention, preferably,
A step of forming a heat dissipation layer containing metal or carbon as a main component is provided on the surface of the multilayer nitride semiconductor layer exposed by removing the support substrate.

【0018】これにより、窒化物半導体装置の窒化物半
導体層に、直接接するように放熱性に優れた放熱層を形
成することが可能になり、より優れた放熱性を有する窒
化物半導体装置の製造が可能になる。
This makes it possible to form a heat dissipation layer having excellent heat dissipation so as to be in direct contact with the nitride semiconductor layer of the nitride semiconductor device, and to manufacture a nitride semiconductor device having more excellent heat dissipation. Will be possible.

【0019】上記本発明の第1の局面に基づく窒化物半
導体装置の製造方法にあっては、好ましくは、支持基板
上に積層形成する多層の窒化物半導体層の厚さを50μ
m以下とする。
In the method of manufacturing a nitride semiconductor device according to the first aspect of the present invention, preferably, the thickness of the multilayer nitride semiconductor layer formed on the supporting substrate is 50 μm.
m or less.

【0020】このように、本製造方法を用いて窒化物半
導体装置を製造することにより、半導体素子が形成され
る多層の窒化物半導体層の厚みを50μm以下とするこ
とが可能になり、優れた放熱性を有する窒化物半導体装
置の製造が可能になる。
As described above, by manufacturing a nitride semiconductor device using the present manufacturing method, it is possible to reduce the thickness of the multilayer nitride semiconductor layer in which the semiconductor element is formed to 50 μm or less, which is excellent. It is possible to manufacture a nitride semiconductor device having heat dissipation.

【0021】上記本発明の第1の局面に基づく窒化物半
導体装置の製造方法にあっては、より好ましくは、支持
基板上に積層形成する多層の窒化物半導体層の厚さを1
0μm以下とする。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the first aspect of the present invention, more preferably, the thickness of the multilayer nitride semiconductor layer formed on the supporting substrate is 1
It is set to 0 μm or less.

【0022】このように、本製造方法を用いて窒化物半
導体装置を製造することにより、半導体素子が形成され
る多層の窒化物半導体層の厚みを10μm以下とするこ
とが可能になり、さらに優れた放熱性を有する窒化物半
導体装置の製造が可能になる。
As described above, by manufacturing a nitride semiconductor device using this manufacturing method, it becomes possible to reduce the thickness of a multilayer nitride semiconductor layer in which a semiconductor element is formed to 10 μm or less. It is possible to manufacture a nitride semiconductor device having excellent heat dissipation.

【0023】上記本発明の第1の局面に基づく窒化物半
導体装置の製造方法にあっては、好ましくは、支持基板
をエッチングによって除去することにより、支持基板を
取り除く。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the first aspect of the present invention, preferably, the supporting substrate is removed by etching the supporting substrate.

【0024】このように、支持基板としてエッチング可
能な支持基板を使用することにより、エッチングによっ
て簡便に支持基板を完全に取り除くことが可能になる。
As described above, by using the etchable support substrate as the support substrate, the support substrate can be easily and completely removed by etching.

【0025】上記本発明の第1の局面に基づく窒化物半
導体装置の製造方法にあっては、好ましくは、さらに、
多層の窒化物半導体層が形成される支持基板の表面に予
め凹凸形状を付す工程を備えている。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the first aspect of the present invention, it is preferable that:
The method further includes a step of previously forming an uneven shape on the surface of the support substrate on which the multilayer nitride semiconductor layers are formed.

【0026】このように、予め支持基板の表面に微細な
凹凸を形成しておくことにより、この支持基板上に形成
される多層の窒化物半導体層の裏面に凹凸を付すことが
可能になる。これにより、多層の窒化物半導体層の裏面
と、支持基板を取り除いた後に形成される放熱層との界
面における接触面積を増加させることが可能になるの
で、さらに高い放熱性能を備えた窒化物半導体装置を製
造することが可能になる。なお、施す凹凸の形状として
は、たとえば、千鳥格子状の凹凸やストライプ状の凹凸
などが考えられる。
By thus forming fine irregularities on the surface of the supporting substrate in advance, it becomes possible to impart irregularities on the back surface of the multilayer nitride semiconductor layer formed on the supporting substrate. This makes it possible to increase the contact area at the interface between the back surface of the multi-layered nitride semiconductor layer and the heat dissipation layer formed after removing the supporting substrate, so that the nitride semiconductor with even higher heat dissipation performance can be obtained. It becomes possible to manufacture the device. The shape of the unevenness to be applied may be, for example, a houndstooth checkered unevenness or a stripe-shaped unevenness.

【0027】上記本発明の第1の局面に基づく窒化物半
導体装置の製造方法にあっては、好ましくは、さらに、
支持基板と多層の窒化物半導体層との間に中間層を形成
する工程を備え、中間層をエッチングによって除去する
ことにより、支持基板を取り除く。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the first aspect of the present invention, it is preferable that:
The method includes a step of forming an intermediate layer between the support substrate and the multi-layered nitride semiconductor layer, and the intermediate layer is removed by etching to remove the support substrate.

【0028】これにより、中間層を除去することによっ
て支持基板を多層の窒化物半導体層から容易に分離する
ことが可能になる。このため、支持基板を再利用するこ
とも可能になり、より安価に窒化物半導体装置を製造す
ることが可能になる。また、中間層の厚みを薄く抑える
ことにより、支持基板と窒化物半導体装置の分離に要す
る時間を短縮することができるため、支持基板の分離プ
ロセスを安価に行なえるようになる。
This makes it possible to easily separate the supporting substrate from the multi-layered nitride semiconductor layer by removing the intermediate layer. Therefore, the supporting substrate can be reused, and the nitride semiconductor device can be manufactured at a lower cost. Further, by suppressing the thickness of the intermediate layer to be thin, the time required for separating the supporting substrate and the nitride semiconductor device can be shortened, so that the supporting substrate separating process can be performed at low cost.

【0029】上記本発明の第1の局面に基づく窒化物半
導体装置の製造方法にあっては、好ましくは、さらに、
多層の窒化物半導体層が形成される中間層の表面に予め
凹凸形状を付す工程を備える。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the first aspect of the present invention, it is preferable that:
The method further comprises the step of previously forming an uneven shape on the surface of the intermediate layer on which the multilayer nitride semiconductor layer is formed.

【0030】このように、予め中間層の表面に微細な凹
凸を形成しておくことにより、この中間層上に形成され
る多層の窒化物半導体層の裏面を凹凸形状とすることが
可能になる。これにより、多層の窒化物半導体層の裏面
と、支持基板の除去後に形成される放熱層との界面にお
ける接触面積を増加させることが可能になるので、さら
に高い放熱性能を有した窒化物半導体装置を製造するこ
とが可能になる。なお、施す凹凸の形状としては、たと
えば、千鳥格子状の凹凸やストライプ状の凹凸などが考
えられる。
By thus forming fine irregularities on the surface of the intermediate layer in advance, it becomes possible to make the back surface of the multilayer nitride semiconductor layer formed on the intermediate layer irregular. . This makes it possible to increase the contact area at the interface between the back surface of the multilayer nitride semiconductor layer and the heat dissipation layer formed after the removal of the support substrate, and thus the nitride semiconductor device having even higher heat dissipation performance. Can be manufactured. The shape of the unevenness to be applied may be, for example, a houndstooth checkered unevenness or a stripe-shaped unevenness.

【0031】本発明の第2の局面に基づく窒化物半導体
装置の製造方法は、支持基板上に金属または炭素を主成
分とする放熱層を形成する工程と、放熱層上に多層の窒
化物半導体層を積層形成する工程と、多層の窒化物半導
体層上に半導体素子を形成する工程と、半導体素子の形
成後に支持基板を取り除く工程とを備える。
A method of manufacturing a nitride semiconductor device according to the second aspect of the present invention includes a step of forming a heat dissipation layer containing metal or carbon as a main component on a supporting substrate, and a multilayer nitride semiconductor device on the heat dissipation layer. The method includes a step of stacking layers, a step of forming a semiconductor element on a multilayer nitride semiconductor layer, and a step of removing a supporting substrate after the semiconductor element is formed.

【0032】本製造方法のように、支持基板上に放熱層
を設け、さらにその上に多層の窒化物半導体層を積層し
た状態にて半導体素子を形成することにより、窒化物半
導体装置の窒化物半導体層を従来に比して薄く形成する
ことが可能になる。さらには、半導体素子形成後に支持
基板を取り除くことにより、支持基板を有さない窒化物
半導体装置を製造することが可能になる。また、支持基
板と多層の窒化物半導体層との間に放熱層を予め形成し
ておくことにより、支持基板の分離後に改めて多層の窒
化物半導体層の裏面に放熱層を形成する必要がなくな
る。このため、放熱性に優れた窒化物半導体装置を提供
することが可能になる。
As in the present manufacturing method, a heat dissipation layer is provided on a supporting substrate, and a semiconductor element is formed in a state in which a multilayer nitride semiconductor layer is further stacked on the heat dissipation layer to form a nitride of a nitride semiconductor device. The semiconductor layer can be formed thinner than before. Furthermore, by removing the supporting substrate after forming the semiconductor element, it becomes possible to manufacture a nitride semiconductor device having no supporting substrate. Further, by forming the heat dissipation layer between the support substrate and the multi-layered nitride semiconductor layer in advance, it is not necessary to newly form the heat dissipation layer on the back surface of the multi-layered nitride semiconductor layer after separating the support substrate. Therefore, it is possible to provide a nitride semiconductor device having excellent heat dissipation.

【0033】上記本発明の第2の局面に基づく窒化物半
導体装置の製造方法にあっては、好ましくは、さらに、
支持基板を取り除く前に半導体素子を覆うように多層の
窒化物半導体層上に厚膜保護膜を形成する工程と、支持
基板を取り除いた後に厚膜保護膜を除去する工程とを備
える。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the second aspect of the present invention, preferably,
The method includes a step of forming a thick protective film on the multilayer nitride semiconductor layer so as to cover the semiconductor element before removing the supporting substrate, and a step of removing the thick protective film after removing the supporting substrate.

【0034】このように、厚膜保護膜を半導体素子を覆
うように形成した後に支持基板を取り除くことにより、
薄膜化された多層の窒化物半導体層の剛性を確保するこ
とが可能になるとともに、既に形成された半導体素子の
保護を図ることも可能になる。これにより、歩留まり良
く放熱性に優れた窒化物半導体装置を製造することが可
能になる。
As described above, by removing the supporting substrate after forming the thick protective film so as to cover the semiconductor element,
It is possible to secure the rigidity of the thin-filmed multi-layered nitride semiconductor layer and protect the already formed semiconductor element. As a result, it becomes possible to manufacture a nitride semiconductor device having a high yield and excellent heat dissipation.

【0035】上記本発明の第2の局面に基づく窒化物半
導体装置の製造方法にあっては、好ましくは、放熱層上
に積層形成される多層の窒化物半導体層の厚さを50μ
m以下とする。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the second aspect of the present invention described above, preferably, the thickness of the multilayer nitride semiconductor layer formed on the heat dissipation layer is 50 μm.
m or less.

【0036】このように、本製造方法を用いて窒化物半
導体装置を製造することにより、半導体素子が形成され
る多層の窒化物半導体層の厚みを50μm以下とするこ
とが可能になり、優れた放熱性を有する窒化物半導体装
置の製造が可能になる。
As described above, by manufacturing a nitride semiconductor device using the present manufacturing method, it becomes possible to reduce the thickness of the multilayer nitride semiconductor layer in which a semiconductor element is formed to 50 μm or less, which is excellent. It is possible to manufacture a nitride semiconductor device having heat dissipation.

【0037】上記本発明の第2の局面に基づく窒化物半
導体装置の製造方法にあっては、より好ましくは、放熱
層上に積層形成される多層の窒化物半導体層の厚さを1
0μm以下とする。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the second aspect of the present invention, more preferably, the thickness of the multilayer nitride semiconductor layer formed on the heat dissipation layer is 1
It is set to 0 μm or less.

【0038】このように、本製造方法を用いて窒化物半
導体装置を製造することにより、半導体素子が形成され
る多層の窒化物半導体層の厚みを10μm以下とするこ
とが可能になり、さらに優れた放熱性を有する窒化物半
導体装置の製造が可能になる。
As described above, by manufacturing a nitride semiconductor device using the present manufacturing method, it becomes possible to reduce the thickness of a multilayer nitride semiconductor layer in which a semiconductor element is formed to 10 μm or less, which is further excellent. It is possible to manufacture a nitride semiconductor device having excellent heat dissipation.

【0039】上記本発明の第2の局面に基づく窒化物半
導体装置の製造方法にあっては、好ましくは、放熱層が
3W/cmK以上の熱伝導率を有する材料からなる。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the second aspect of the present invention, the heat dissipation layer is preferably made of a material having a thermal conductivity of 3 W / cmK or more.

【0040】このように、放熱層が、炭化珪素の熱伝導
率である3W/cmK以上の熱伝導率を有する材料にて
形成されることにより、支持基板として炭化珪素基板を
用いて製造した窒化物半導体装置と同等かまたはそれ以
上の放熱性能を有する窒化物半導体装置を製造すること
が可能になる。
As described above, the heat dissipation layer is formed of a material having a thermal conductivity of 3 W / cmK or more, which is the thermal conductivity of silicon carbide, so that the silicon carbide substrate is used as the supporting substrate for nitriding. It is possible to manufacture a nitride semiconductor device having a heat dissipation performance equal to or higher than that of the object semiconductor device.

【0041】上記本発明の第2の局面に基づく窒化物半
導体装置の製造方法にあっては、好ましくは、さらに、
多層の窒化物半導体層が形成される放熱層の表面に予め
凹凸形状を付す工程を備える。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the second aspect of the present invention, it is preferable that:
The method further comprises a step of previously forming an uneven shape on the surface of the heat dissipation layer on which the multilayer nitride semiconductor layer is formed.

【0042】このように、予め放熱層の表面に微細な凹
凸を形成しておくことにより、この放熱層上に形成され
る多層の窒化物半導体層の裏面を凹凸形状とすることが
可能になる。これにより、多層の窒化物半導体層の裏面
と放熱層との界面における接触面積を増加させることが
可能になるので、さらに高い放熱性能を有した窒化物半
導体装置を製造することが可能になる。なお、施す凹凸
の形状としては、たとえば、千鳥格子状の凹凸やストラ
イプ状の凹凸などが考えられる。
Thus, by forming fine irregularities on the surface of the heat dissipation layer in advance, the back surface of the multilayer nitride semiconductor layer formed on the heat dissipation layer can be made irregular. . This makes it possible to increase the contact area at the interface between the back surface of the multilayer nitride semiconductor layer and the heat dissipation layer, and thus it is possible to manufacture a nitride semiconductor device having higher heat dissipation performance. The shape of the unevenness to be applied may be, for example, a houndstooth checkered unevenness or a stripe-shaped unevenness.

【0043】上記本発明の第2の局面に基づく窒化物半
導体装置の製造方法にあっては、好ましくは、支持基板
をエッチングによって除去することにより、支持基板を
取り除く。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the second aspect of the present invention, the support substrate is preferably removed by etching the support substrate.

【0044】このように、支持基板としてエッチング可
能な支持基板を使用することにより、エッチングによっ
て簡便に支持基板を完全に取り除くことが可能になる。
As described above, by using the etchable support substrate as the support substrate, the support substrate can be easily and completely removed by etching.

【0045】上記本発明の第2の局面に基づく窒化物半
導体装置の製造方法にあっては、好ましくは、さらに、
支持基板と放熱層との間に放熱層とは異なる中間層を形
成する工程を備え、中間層をエッチングによって除去す
ることにより、支持基板を取り除く。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the second aspect of the present invention, it is preferable that:
A step of forming an intermediate layer different from the heat dissipation layer between the support substrate and the heat dissipation layer is provided, and the support substrate is removed by removing the intermediate layer by etching.

【0046】これにより、中間層を除去することによっ
て支持基板を多層の窒化物半導体層から容易に分離する
ことが可能になる。このため、支持基板を再利用するこ
とも可能になり、より安価に窒化物半導体を製造するこ
とが可能になる。また、中間層の厚みを薄く抑えること
により、支持基板と窒化物半導体装置の分離に要する時
間を短縮することができるため、支持基板の分離プロセ
スを安価に行なえるようになる。
This enables the supporting substrate to be easily separated from the multi-layered nitride semiconductor layer by removing the intermediate layer. Therefore, the supporting substrate can be reused, and the nitride semiconductor can be manufactured at a lower cost. Further, by suppressing the thickness of the intermediate layer to be thin, the time required for separating the supporting substrate and the nitride semiconductor device can be shortened, so that the supporting substrate separating process can be performed at low cost.

【0047】本発明に基づく窒化物半導体装置は、半導
体素子が形成された多層の窒化物半導体層を備えた窒化
物半導体装置であって、多層の窒化物半導体層の厚みが
50μm以下であり、多層の窒化物半導体層の裏面に接
するように、金属または炭素を主成分とする放熱層が配
置されていることを特徴とする。
A nitride semiconductor device according to the present invention is a nitride semiconductor device having a multilayer nitride semiconductor layer on which a semiconductor element is formed, and the multilayer nitride semiconductor layer has a thickness of 50 μm or less, It is characterized in that a heat dissipation layer containing metal or carbon as a main component is arranged so as to be in contact with the back surface of the multi-layered nitride semiconductor layer.

【0048】このように、窒化物半導体装置の多層の窒
化物半導体層を50μm以下にまで薄膜化することによ
り、放熱性に優れた窒化物半導体装置となる。また、こ
の50μm以下にまで薄膜化された多層の窒化物半導体
層に直接接するように放熱層を形成することにより、さ
らなる放熱性の向上が図られる。
As described above, by thinning the multi-layered nitride semiconductor layer of the nitride semiconductor device to 50 μm or less, a nitride semiconductor device excellent in heat dissipation is obtained. Further, by forming the heat dissipation layer so as to be in direct contact with the multi-layered nitride semiconductor layer thinned to 50 μm or less, the heat dissipation can be further improved.

【0049】上記本発明に基づく窒化物半導体装置にあ
っては、好ましくは、多層の窒化物半導体層の厚みが1
0μm以下である。
In the nitride semiconductor device according to the present invention described above, preferably, the thickness of the multilayer nitride semiconductor layer is 1 or less.
It is 0 μm or less.

【0050】このように、窒化物半導体装置の多層の窒
化物半導体層を10μm以下にまで薄膜化することによ
り、放熱性に非常に優れた窒化物半導体装置となる。ま
た、この10μm以下にまで薄膜化された多層の窒化物
半導体層に直接接するように放熱層を形成することによ
り、さらなる放熱性の向上が図られる。
As described above, by thinning the multi-layered nitride semiconductor layer of the nitride semiconductor device to 10 μm or less, a nitride semiconductor device having an excellent heat dissipation property can be obtained. Further, by forming the heat dissipation layer so as to be in direct contact with the multi-layered nitride semiconductor layer thinned to 10 μm or less, the heat dissipation can be further improved.

【0051】上記本発明に基づく窒化物半導体装置にあ
っては、好ましくは、放熱層が3W/cmK以上の熱伝
導率を有する材料にて形成されている。
In the nitride semiconductor device according to the present invention, the heat dissipation layer is preferably made of a material having a thermal conductivity of 3 W / cmK or more.

【0052】このように、放熱層が、炭化珪素の熱伝導
率である3W/cmK以上の熱伝導率を有する材料にて
形成されることにより、支持基板として炭化珪素基板を
用いて製造した窒化物半導体装置と同等またはそれ以上
の放熱性能を有する窒化物半導体装置を製造することが
可能になる。
As described above, the heat dissipation layer is made of a material having a thermal conductivity of 3 W / cmK or more, which is the thermal conductivity of silicon carbide, so that the silicon carbide substrate is used as the supporting substrate for nitriding. It is possible to manufacture a nitride semiconductor device having a heat dissipation performance equal to or higher than that of the object semiconductor device.

【0053】上記本発明に基づく窒化物半導体装置にあ
っては、好ましくは、多層の窒化物半導体層の裏面と放
熱層との界面が凹凸形状である。
In the above-described nitride semiconductor device according to the present invention, preferably, the interface between the back surface of the multilayer nitride semiconductor layer and the heat dissipation layer is uneven.

【0054】このように、多層の窒化物半導体層の裏面
と放熱層との界面が凹凸形状であることにより、界面に
おける接触面積が増加し、さらに高い放熱性能を有した
窒化物半導体装置を製造することが可能になる。なお、
施す凹凸の形状としては、たとえば、千鳥格子状の凹凸
やストライプ状の凹凸などが考えられる。
As described above, since the interface between the back surface of the multilayer nitride semiconductor layer and the heat dissipation layer is uneven, the contact area at the interface is increased, and a nitride semiconductor device having higher heat dissipation performance is manufactured. It becomes possible to do. In addition,
As the shape of the unevenness to be applied, for example, a houndstooth checkered unevenness or a stripe-shaped unevenness can be considered.

【0055】[0055]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0056】(実施の形態1)図1〜6は、本発明の実
施の形態1における窒化物半導体装置の製造方法を示す
断面図である。図1は多層の窒化物半導体層形成後を示
しており、図2は半導体素子形成後を示しており、図3
は厚膜保護膜形成後を示している。さらに、図4は支持
基板除去後を示しており、図5は放熱層形成後を示して
おり、図6は厚膜保護膜除去後を示している。以下、図
を参照して、本実施の形態における窒化物半導体装置の
製造方法について順を追って詳説する。
(First Embodiment) FIGS. 1 to 6 are sectional views showing a method of manufacturing a nitride semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a state after the formation of a multilayer nitride semiconductor layer, and FIG. 2 shows a state after the formation of a semiconductor element.
Indicates after the thick protective film is formed. Further, FIG. 4 shows after removing the supporting substrate, FIG. 5 shows after forming the heat dissipation layer, and FIG. 6 shows after removing the thick protective film. Hereinafter, with reference to the drawings, the method for manufacturing the nitride semiconductor device in the present embodiment will be described in detail in order.

【0057】まず、図1に示すように、支持基板1を準
備し、支持基板1の主表面に多層の窒化物半導体層2を
形成する。ここで、支持基板1としては、シリコン基板
やGaAs基板が使用されることが好ましい。これは、
窒化物半導体層のエピタキシャル成長のためと、後述す
る支持基板の除去プロセスの際に、エッチングによって
選択的かつ簡便に除去が可能な支持基板を使用すること
が望ましいためである。また、支持基板1上に形成され
る多層の窒化物半導体層2は、放熱性の観点から好まし
くは50μm以下の厚みとし、さらに好ましくは10μ
m以下の厚みとする。
First, as shown in FIG. 1, a supporting substrate 1 is prepared, and a multi-layered nitride semiconductor layer 2 is formed on the main surface of the supporting substrate 1. Here, as the supporting substrate 1, it is preferable to use a silicon substrate or a GaAs substrate. this is,
This is because it is desirable to use a support substrate that can be selectively and easily removed by etching for the epitaxial growth of the nitride semiconductor layer and for the process of removing the support substrate described later. The multilayer nitride semiconductor layer 2 formed on the support substrate 1 preferably has a thickness of 50 μm or less, and more preferably 10 μm from the viewpoint of heat dissipation.
The thickness is m or less.

【0058】次に、図2に示すように、多層の窒化物半
導体層2上に半導体素子である電界効果トランジスタを
形成する。具体的には、素子分離領域3を形成し、ソー
ス/ドレイン領域を形成し、ゲート電極5、ソース電極
6、ドレイン電極7を形成する。さらには、窒化物半導
体装置表面を保護する表面保護膜4やエアーブリッジ構
造による配線8,9,10等を施しても良い。
Next, as shown in FIG. 2, a field effect transistor, which is a semiconductor element, is formed on the multi-layered nitride semiconductor layer 2. Specifically, the element isolation region 3 is formed, the source / drain regions are formed, and the gate electrode 5, the source electrode 6, and the drain electrode 7 are formed. Further, the surface protection film 4 for protecting the surface of the nitride semiconductor device, the wirings 8, 9 and 10 having an air bridge structure, etc. may be provided.

【0059】次に、図3に示すように、電界効果トラン
ジスタを覆うように窒化物半導体層2の上に厚膜保護膜
11を形成する。これは、後述する支持基板の除去プロ
セスにおける窒化物半導体層2の剛性を保つためのもの
であり、また同時に支持基板の除去プロセス時における
電界効果トランジスタの保護を図るためのものである。
この厚膜保護膜11の材料としては、支持基板除去後に
選択的に除去可能な材料であれば良く、たとえば有機レ
ジストやワックス、シリコン酸化膜、ポリイミド膜、金
属膜などが使用可能である。厚膜保護膜11の厚みは、
半導体素子の電極5,6,7や配線8,9,10等を覆
い、かつ多層の窒化物半導体層2の剛性が十分に保たれ
る厚みであれば良く、100μm以上とすることが好ま
しい。
Next, as shown in FIG. 3, a thick protective film 11 is formed on the nitride semiconductor layer 2 so as to cover the field effect transistor. This is for maintaining the rigidity of the nitride semiconductor layer 2 in the supporting substrate removing process described later, and at the same time for protecting the field effect transistor in the supporting substrate removing process.
The material for the thick protective film 11 may be any material that can be selectively removed after removing the supporting substrate, and for example, an organic resist, wax, silicon oxide film, polyimide film, metal film or the like can be used. The thickness of the thick protective film 11 is
The thickness is sufficient as long as it covers the electrodes 5, 6, 7 and wirings 8, 9, 10 of the semiconductor element and the rigidity of the multilayer nitride semiconductor layer 2 is sufficiently maintained, and is preferably 100 μm or more.

【0060】つづいて、図4に示すように、支持基板1
をエッチングにより除去する。この支持基板の除去プロ
セスは化学的な手法であればどのような除去プロセスで
も良いが、特にウェットエッチングにて行なうことが好
ましい。支持基板1として、シリコン基板やGaAs基
板を用いていれば、たとえばフッ硝酸や王水などによっ
て選択的かつ簡便に支持基板1を除去することができ
る。支持基板の除去プロセスにより、支持基板1は完全
に溶解し、窒化物半導体装置から除去され、窒化物半導
体層2の裏面が露出した状態となる。
Continuing, as shown in FIG.
Are removed by etching. The removing process of the supporting substrate may be any removing process as long as it is a chemical method, but it is particularly preferably performed by wet etching. If a silicon substrate or a GaAs substrate is used as the supporting substrate 1, the supporting substrate 1 can be selectively and easily removed with, for example, hydrofluoric nitric acid or aqua regia. Through the supporting substrate removing process, the supporting substrate 1 is completely melted and removed from the nitride semiconductor device, and the back surface of the nitride semiconductor layer 2 is exposed.

【0061】次に、図5に示すように、上述の支持基板
の除去プロセスによって露出した多層の窒化物半導体層
2の表面に、金属または炭素からなる放熱層12を形成
する。この放熱層12の材料としては、たとえば、Au
やAuSnを含む金属や、アモルファスカーボンやダイ
ヤモンド、フラーレン、カーボンナノチューブなどの炭
素を主成分とする材料が望ましい。また、放熱層12の
厚みは、窒化物半導体層2の剛性を保つと同時に、電界
効果トランジスタの動作時に十分に熱を外部へと逃がす
だけの厚みがあれば良い。
Next, as shown in FIG. 5, a heat dissipation layer 12 made of metal or carbon is formed on the surface of the multilayer nitride semiconductor layer 2 exposed by the above-mentioned supporting substrate removing process. The material of the heat dissipation layer 12 is, for example, Au.
A metal containing Au or Sn, or a material containing carbon as a main component such as amorphous carbon, diamond, fullerene, or carbon nanotube is preferable. Further, the thickness of the heat dissipation layer 12 may be such that the rigidity of the nitride semiconductor layer 2 is maintained and at the same time the heat is sufficiently released to the outside when the field effect transistor operates.

【0062】さらに、多層の窒化物半導体層2の上方を
覆っていた厚膜保護膜11をエッチング等により除去す
る。これにより、図6に示す構造の窒化物半導体装置が
得られる。なお、窒化物半導体層2の剛性が十分に保た
れている限りにおいては、放熱層12形成前に厚膜保護
膜11を除去しても構わない。また、ウェハから各素子
を切り出す必要がある場合には、放熱層12を形成する
前または後にスクライバなどを用いて切り出し、その後
に厚膜保護膜12を除去すれば良い。
Further, the thick protective film 11 covering the upper part of the multilayer nitride semiconductor layer 2 is removed by etching or the like. As a result, the nitride semiconductor device having the structure shown in FIG. 6 is obtained. In addition, as long as the rigidity of the nitride semiconductor layer 2 is sufficiently maintained, the thick protective film 11 may be removed before the heat dissipation layer 12 is formed. When each element needs to be cut out from the wafer, it may be cut out using a scriber or the like before or after forming the heat dissipation layer 12, and then the thick protective film 12 may be removed.

【0063】以上の製造工程を経ることにより、支持基
板が完全に除去され、窒化物半導体層の裏面に直接接す
るように放熱層が形成された窒化物半導体装置が得られ
る。また、窒化物半導体層の厚みも従来に比べて大幅に
薄い窒化物半導体装置が得られる。これにより、窒化物
半導体装置の動作時における発熱領域である能動領域か
ら放熱層までの距離は、窒化物半導体層の膜厚のみによ
って決定され、この窒化物半導体層を可能な限り薄くす
ることによって放熱性に優れた窒化物半導体装置を製造
することが可能になる。
Through the above manufacturing steps, a nitride semiconductor device is obtained in which the supporting substrate is completely removed and the heat dissipation layer is formed so as to be in direct contact with the back surface of the nitride semiconductor layer. Further, it is possible to obtain a nitride semiconductor device in which the thickness of the nitride semiconductor layer is significantly thinner than the conventional one. As a result, the distance from the active region, which is the heat generating region during operation of the nitride semiconductor device, to the heat dissipation layer is determined only by the film thickness of the nitride semiconductor layer, and by making this nitride semiconductor layer as thin as possible. It is possible to manufacture a nitride semiconductor device having excellent heat dissipation.

【0064】また、従来行なわれていた支持基板の薄板
化のための機械的研磨を用いないため、素子に機械的な
ダメージを及ぼすおそれもない。また、支持基板として
シリコン基板や砒化ガリウム基板を用いることにより、
ウェットエッチングによって容易かつ選択的に支持基板
を取り除くことが可能になる。また、これらの支持基板
を使用することにより、容易に窒化物半導体装置をウェ
ハから個別に切り出すことが可能になる。さらには、シ
リコン基板を使用した場合には、大口径のウェハを使用
することができるので、窒化物半導体装置をより安価に
製造することが可能になる。さらには、窒化物半導体層
の厚みは、窒化物半導体層のエピタキシャル成長時の膜
厚で決定されるため、ウェハの反りによる支持基板の面
内不均一を支持基板の薄板化プロセスに求める必要もな
くなり、簡便に窒化物半導体装置が製造できるようにな
る。
Further, since the conventional mechanical polishing for thinning the supporting substrate is not used, there is no fear of mechanical damage to the element. Further, by using a silicon substrate or a gallium arsenide substrate as the supporting substrate,
The wet etching makes it possible to remove the supporting substrate easily and selectively. Further, by using these supporting substrates, the nitride semiconductor devices can be easily individually cut out from the wafer. Furthermore, when a silicon substrate is used, a large-diameter wafer can be used, so that the nitride semiconductor device can be manufactured at a lower cost. Furthermore, since the thickness of the nitride semiconductor layer is determined by the film thickness of the nitride semiconductor layer during epitaxial growth, it is not necessary to obtain the in-plane nonuniformity of the supporting substrate due to the warp of the wafer in the thinning process of the supporting substrate. Thus, the nitride semiconductor device can be easily manufactured.

【0065】さらに放熱性に優れた窒化物半導体装置を
得る場合には、予め準備する支持基板1の表面に微細な
凹凸を付しておくと良い。これにより、図7に示す構造
の窒化物半導体装置が得られる。この場合、支持基板1
上に形成される窒化物半導体層2の裏面を凹凸面2aと
することが可能になり、後の工程において形成される放
熱層12との接触面積の増加が図られる。このため、さ
らに放熱性に優れた窒化物半導体層を製造することが可
能になる。なお、施される凹凸の形状としては、千鳥格
子状の凹凸やストライプ状の凹凸など、どのような凹凸
であっても良い。
In order to obtain a nitride semiconductor device having further excellent heat dissipation, it is preferable to make fine irregularities on the surface of the supporting substrate 1 prepared in advance. As a result, the nitride semiconductor device having the structure shown in FIG. 7 is obtained. In this case, the support substrate 1
It becomes possible to make the back surface of the nitride semiconductor layer 2 formed above the uneven surface 2a, and increase the contact area with the heat dissipation layer 12 formed in a later step. Therefore, it becomes possible to manufacture a nitride semiconductor layer having further excellent heat dissipation. The shape of the unevenness to be applied may be any unevenness such as a houndstooth checkered pattern or a striped pattern.

【0066】(実施の形態2)図8〜10は、本発明の
実施の形態2における窒化物半導体装置の製造方法を示
す断面図である。図8は多層の窒化物半導体層形成後を
示しており、図9は厚膜保護膜形成後を示しており、図
10支持基板分離後を示している。なお、上述の実施の
形態1と同様の部分については図中同一の符号を付し、
その説明は繰り返さない。
(Second Embodiment) FIGS. 8 to 10 are sectional views showing a method for manufacturing a nitride semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 8 shows the state after the formation of the multi-layered nitride semiconductor layer, FIG. 9 shows the state after the thick protective film is formed, and FIG. The same parts as those in the first embodiment described above are designated by the same reference numerals in the drawings,
The description will not be repeated.

【0067】まず、図8に示すように、支持基板1を準
備し、支持基板1の主表面に中間層13を形成する。さ
らにこの中間層13の直上に、多層の窒化物半導体層2
を形成する。ここで、支持基板1としては、サファイア
基板やSiC基板が使用され、中間層13としては、Z
nO層が形成される。なお、中間層としては、上述のZ
nO層の他に、InGaP層や、AlGaAs層などで
も良い。中間層13の膜厚は、後述する支持基板の分離
プロセスの際に、簡便にエッチングが可能となるよう
に、10nm〜10μm程度にすることが好ましい。ま
た、中間層13上に形成される多層の窒化物半導体層2
は、放熱性の観点から好ましくは50μm以下の厚みと
し、さらに好ましくは10μm以下の厚みとする。
First, as shown in FIG. 8, the supporting substrate 1 is prepared, and the intermediate layer 13 is formed on the main surface of the supporting substrate 1. Further, immediately above the intermediate layer 13, the multilayer nitride semiconductor layer 2 is formed.
To form. Here, a sapphire substrate or a SiC substrate is used as the support substrate 1, and Z is used as the intermediate layer 13.
An nO layer is formed. As the intermediate layer, the above-mentioned Z
Other than the nO layer, an InGaP layer, an AlGaAs layer, or the like may be used. The film thickness of the intermediate layer 13 is preferably set to about 10 nm to 10 μm so that etching can be easily performed in the supporting substrate separation process described later. In addition, the multilayer nitride semiconductor layer 2 formed on the intermediate layer 13
Is preferably 50 μm or less, more preferably 10 μm or less from the viewpoint of heat dissipation.

【0068】この後の工程は、上述の実施の形態1と同
様の工程が続く。図9に示すように、窒化物半導体層2
上に形成された電界効果トランジスタを覆うように厚膜
保護膜11が形成された時点で、支持基板の分離プロセ
スが行なわれる。具体的には、中間層13をエッチング
により除去する。この支持基板の分離プロセス(換言す
れば、中間層の除去プロセス)は、化学的な手法であれ
ばどのような除去プロセスでも良いが、特にウェットエ
ッチングにて行なうことが好ましい。中間層13として
ZnO層を形成した場合には、たとえば塩酸によって選
択的かつ簡便に中間層13を除去することができる。こ
れにより、中間層13は完全に溶解し、窒化物半導体装
置から支持基板1が分離され、窒化物半導体層2の裏面
が露出した状態となる。
As the subsequent steps, the same steps as those in the first embodiment described above are continued. As shown in FIG. 9, the nitride semiconductor layer 2
When the thick protective film 11 is formed so as to cover the field effect transistor formed above, the supporting substrate separation process is performed. Specifically, the intermediate layer 13 is removed by etching. The separation process of the supporting substrate (in other words, the removal process of the intermediate layer) may be any removal process as long as it is a chemical method, but it is particularly preferably performed by wet etching. When the ZnO layer is formed as the intermediate layer 13, the intermediate layer 13 can be selectively and easily removed with, for example, hydrochloric acid. As a result, the intermediate layer 13 is completely dissolved, the supporting substrate 1 is separated from the nitride semiconductor device, and the back surface of the nitride semiconductor layer 2 is exposed.

【0069】その後、上述の実施の形態1と同様に窒化
物半導体層2の裏面に放熱層12を形成し、厚膜保護膜
11を除去することによって、図10に示す窒化物半導
体装置が得られる。
Then, the heat dissipation layer 12 is formed on the back surface of the nitride semiconductor layer 2 and the thick film protective film 11 is removed in the same manner as in the first embodiment described above to obtain the nitride semiconductor device shown in FIG. To be

【0070】以上の製造工程を経ることにより、支持基
板が完全に分離され、窒化物半導体層の裏面に直接接す
るように放熱層が形成された窒化物半導体装置が得られ
る。また、窒化物半導体層の厚みも従来に比べて大幅に
薄い窒化物半導体装置が得られる。これにより、上記実
施の形態1と同様の効果が得られる。さらには、上記実
施の形態1に比べ、中間層を薄く形成することにより、
短時間および少ない量の薬液にて窒化物半導体装置から
の支持基板の分離が行なえるため、さらに安価に窒化物
半導体装置を製造することが可能になる。また、分離さ
れた支持基板は再利用することができるので、材料の有
効利用、省資源化、および窒化物半導体装置の低コスト
化が可能になる。
Through the above manufacturing steps, a nitride semiconductor device is obtained in which the supporting substrate is completely separated and the heat dissipation layer is formed so as to be in direct contact with the back surface of the nitride semiconductor layer. Further, it is possible to obtain a nitride semiconductor device in which the thickness of the nitride semiconductor layer is significantly thinner than the conventional one. As a result, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Furthermore, by forming the intermediate layer thinner than in the first embodiment,
Since the supporting substrate can be separated from the nitride semiconductor device in a short time and with a small amount of chemical liquid, the nitride semiconductor device can be manufactured at a lower cost. Further, since the separated support substrate can be reused, effective use of materials, resource saving, and cost reduction of the nitride semiconductor device can be realized.

【0071】また、上記実施の形態1と同様に、窒化物
半導体層と放熱層との界面を凹凸形状とすることによ
り、さらなる放熱性の向上を図ることも可能である。こ
の場合、支持基板上に形成される中間層の表面に予め凹
凸を付しておけば良い。
Further, as in the first embodiment, the heat dissipation performance can be further improved by making the interface between the nitride semiconductor layer and the heat dissipation layer uneven. In this case, the surface of the intermediate layer formed on the supporting substrate may be provided with irregularities in advance.

【0072】なお、本実施形態においては、支持基板と
してサファイア基板またはSiC基板を使用した場合を
例示したが、支持基板としてシリコン基板やGaAs基
板を使用することも可能である。支持基板としてシリコ
ン基板を使用した場合には、中間層としてGaAs層ま
たはZnO層などが形成可能である。一方、支持基板と
してGaAs基板を使用した場合には、中間層としてシ
リコン層、InGaP層や、AlGaAs層、ZnO層
などが形成可能である。これにより、ウェットエッチン
グによって容易かつ選択的に中間層を除去することが可
能になり、簡便に支持基板と窒化物半導体装置とを分離
することができるようになる。また、これら支持基板を
使用することにより、容易に窒化物半導体装置をウェハ
から個別に切り出すことが可能になる。さらには、大口
径のウェハを使用することができるので、窒化物半導体
素子をより安価に製造することが可能になる。
In this embodiment, the case where the sapphire substrate or the SiC substrate is used as the supporting substrate has been exemplified, but it is also possible to use the silicon substrate or the GaAs substrate as the supporting substrate. When a silicon substrate is used as the supporting substrate, a GaAs layer or a ZnO layer can be formed as the intermediate layer. On the other hand, when a GaAs substrate is used as the supporting substrate, a silicon layer, an InGaP layer, an AlGaAs layer, a ZnO layer or the like can be formed as the intermediate layer. As a result, the intermediate layer can be easily and selectively removed by wet etching, and the supporting substrate and the nitride semiconductor device can be easily separated. Further, by using these supporting substrates, the nitride semiconductor devices can be easily cut out individually from the wafer. Furthermore, since a large-diameter wafer can be used, the nitride semiconductor device can be manufactured at a lower cost.

【0073】(実施の形態3)図11および図12は、
本発明の実施の形態3における窒化物半導体装置の製造
方法を示す断面図である。図11は多層の窒化物半導体
層形成後を示しており、図12は支持基板分離後を示し
ている。なお、上述の実施の形態2と同様の部分につい
ては図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
(Third Embodiment) FIG. 11 and FIG.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the nitride semiconductor device in the third embodiment of the present invention. FIG. 11 shows the state after the multi-layered nitride semiconductor layer is formed, and FIG. 12 shows the state after the supporting substrate is separated. The same parts as those in the second embodiment described above are designated by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof will not be repeated.

【0074】まず、図11に示すように、支持基板1を
準備し、支持基板1の主表面に中間層13を形成する。
さらにこの中間層13の直上に、放熱層14を形成し、
さらにその上に多層の窒化物半導体層2を形成する。た
とえば、支持基板1はサファイア基板やSiC基板であ
り、中間層13はZnO層である。放熱層14の材料と
しては、たとえば、AuやAuSnを含む金属や、アモ
ルファスカーボンやダイヤモンド、フラーレン、カーボ
ンナノチューブなどの炭素を主成分とする材料が望まし
い。また、放熱層14の厚みは、窒化物半導体層2の剛
性を保つと同時に、電界効果トランジスタの動作時に十
分に熱を外部へと逃がすだけの厚みがあれば良い。
First, as shown in FIG. 11, the supporting substrate 1 is prepared, and the intermediate layer 13 is formed on the main surface of the supporting substrate 1.
Further, a heat dissipation layer 14 is formed directly on the intermediate layer 13,
Further, a multilayer nitride semiconductor layer 2 is formed thereon. For example, the support substrate 1 is a sapphire substrate or a SiC substrate, and the intermediate layer 13 is a ZnO layer. As the material of the heat dissipation layer 14, for example, a metal containing Au or AuSn, or a material containing carbon as a main component such as amorphous carbon, diamond, fullerene, or carbon nanotube is desirable. Further, the thickness of the heat dissipation layer 14 may be such that the rigidity of the nitride semiconductor layer 2 is maintained and at the same time the heat is sufficiently released to the outside during the operation of the field effect transistor.

【0075】この後の工程は、上述の実施の形態2と同
様の工程が続く。最終的に中間層13を除去し、支持基
板1を窒化物半導体装置が分離することによって図12
に示す構造の窒化物半導体装置が得られる。
The subsequent steps are the same as those in the second embodiment described above. Finally, the intermediate layer 13 is removed, and the supporting substrate 1 is separated by the nitride semiconductor device.
A nitride semiconductor device having the structure shown in is obtained.

【0076】以上の製造工程を経ることにより、上述の
実施の形態2と同様の効果が得られるとともに、予め放
熱層を形成しておくことにより、支持基板の分離後に改
めて放熱層を形成する手間が省ける。また、放熱層を窒
化物半導体層の剛性が保たれる厚さに形成しておくこと
により、厚膜保護膜を形成および除去する工程を省略す
ることも可能になる。また、放熱構造の形成に必要な高
温下での成膜プロセスやアニール、プラズマエッチング
等を素子形成前に行なうことが可能になるため、素子に
悪影響を及ぼさずに放熱構造のすべてまたは一部を形成
することが可能になる。
Through the above manufacturing steps, the same effect as in the above-described second embodiment can be obtained, and by forming the heat dissipation layer in advance, it is troublesome to form the heat dissipation layer again after separating the support substrate. Can be omitted. Further, by forming the heat dissipation layer to a thickness that maintains the rigidity of the nitride semiconductor layer, it is possible to omit the step of forming and removing the thick protective film. In addition, since it is possible to perform the film forming process at high temperature necessary for forming the heat dissipation structure, annealing, plasma etching, etc. before forming the element, it is possible to protect all or part of the heat dissipation structure without adversely affecting the element. Can be formed.

【0077】また、上記実施の形態1および2と同様
に、窒化物半導体層と放熱層との界面を凹凸形状とする
ことにより、さらなる放熱性の向上を図ることも可能で
ある。この場合、支持基板上に形成される放熱層の表面
に予め凹凸を付しておけば良い。
As in the first and second embodiments, the heat dissipation performance can be further improved by forming the interface between the nitride semiconductor layer and the heat dissipation layer into an uneven shape. In this case, the surface of the heat dissipation layer formed on the support substrate may be provided with irregularities in advance.

【0078】なお、本実施の形態においては、上述の実
施の形態2と同様に、支持基板と多層の窒化物半導体層
との間にエッチング可能な中間層を形成し、この中間層
を除去することによって窒化物半導体装置から支持基板
を分離する手法を用いた製造方法を例示して説明を行な
ったが、実施の形態1と同様に、中間層を設けずに支持
基板自体をエッチングにより除去することでも同様の構
造の窒化物半導体装置を得ることが可能である。
In this embodiment, an intermediate layer that can be etched is formed between the supporting substrate and the multi-layered nitride semiconductor layer, and the intermediate layer is removed, as in the second embodiment. Thus, the manufacturing method using the method of separating the supporting substrate from the nitride semiconductor device has been described as an example, but like the first embodiment, the supporting substrate itself is removed by etching without providing the intermediate layer. This also makes it possible to obtain a nitride semiconductor device having a similar structure.

【0079】また、上述のすべての実施の形態におい
て、支持基板や中間層をウェットエッチングにより除去
する場合を例示して説明したが、特にこれに限定される
ものではなく、ドライエッチングによって除去すること
も可能である。
Further, in all of the above-mentioned embodiments, the case where the support substrate and the intermediate layer are removed by wet etching has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and removal by dry etching is possible. Is also possible.

【0080】このように、今回開示した上記各実施の形
態はすべての点で例示であって、制限的なものではな
い。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定
され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範
囲内でのすべての変更を含むものである。
As described above, the above-described embodiments disclosed this time are exemplifications in all respects, and are not restrictive. The technical scope of the present invention is defined by the claims, and includes the meaning equivalent to the description of the claims and all modifications within the scope.

【0081】[0081]

【発明の効果】本発明により、従来の窒化物半導体装置
に比して大幅に放熱性に優れた窒化物半導体装置を安価
かつ簡便に製造することが可能になる。これにより、信
頼性に優れた高性能の窒化物半導体装置を安価に提供す
ることが可能になる。
According to the present invention, it becomes possible to inexpensively and easily manufacture a nitride semiconductor device which is much more excellent in heat dissipation than a conventional nitride semiconductor device. This makes it possible to provide a high-performance nitride semiconductor device with excellent reliability at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施の形態1における窒化物半導体
装置の製造方法を説明するための図であり、窒化物半導
体層形成後の断面図である。
FIG. 1 is a diagram for illustrating the method for manufacturing the nitride semiconductor device in the first embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view after the formation of the nitride semiconductor layer.

【図2】 本発明の実施の形態1における窒化物半導体
装置の製造方法を説明するための図であり、半導体素子
形成後の断面図である。
FIG. 2 is a diagram for illustrating the method for manufacturing the nitride semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view after the formation of the semiconductor element.

【図3】 本発明の実施の形態1における窒化物半導体
装置の製造方法を説明するための図であり、厚膜保護膜
形成後の断面図である。
FIG. 3 is a diagram for illustrating the method for manufacturing the nitride semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view after the thick protective film is formed.

【図4】 本発明の実施の形態1における窒化物半導体
装置の製造方法を説明するための図であり、支持基板除
去後の断面図である。
FIG. 4 is a diagram for illustrating the method for manufacturing the nitride semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view after the support substrate is removed.

【図5】 本発明の実施の形態1における窒化物半導体
装置の製造方法を説明するための図であり、放熱層形成
後の断面図である。
FIG. 5 is a diagram for illustrating the method for manufacturing the nitride semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view after the formation of the heat dissipation layer.

【図6】 本発明の実施の形態1における窒化物半導体
装置の製造方法を説明するための図であり、厚膜保護膜
除去後の断面図である。
FIG. 6 is a diagram for illustrating the method for manufacturing the nitride semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view after the thick protective film is removed.

【図7】 本発明の実施の形態1における変形例を示し
た断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a modified example of the first embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施の形態2における窒化物半導体
装置の製造方法を説明するための図であり、多層の窒化
物半導体層形成後の断面図である。
FIG. 8 is a diagram for illustrating the method for manufacturing the nitride semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view after the formation of the multilayer nitride semiconductor layers.

【図9】 本発明の実施の形態2における窒化物半導体
装置の製造方法を説明するための図であり、厚膜保護膜
形成後の断面図である。
FIG. 9 is a diagram for illustrating the method for manufacturing the nitride semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view after the thick protective film is formed.

【図10】 本発明の実施の形態2における窒化物半導
体装置の製造方法を説明するための図であり、支持基板
分離後の断面図である。
FIG. 10 is a diagram for illustrating the method for manufacturing the nitride semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view after the support substrate is separated.

【図11】 本発明の実施の形態3における窒化物半導
体装置の製造方法を説明するための図であり、多層の窒
化物半導体層形成後の断面図である。
FIG. 11 is a diagram for illustrating the method for manufacturing the nitride semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view after the formation of the multilayer nitride semiconductor layer.

【図12】 本発明の実施の形態3における窒化物半導
体装置の製造方法を説明するための図であり、支持基板
分離後の断面図である。
FIG. 12 is a diagram for illustrating the method for manufacturing the nitride semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view after the support substrate is separated.

【図13】 従来技術における機械的研磨を用いて支持
基板が薄板化された窒化物半導体装置の断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view of a nitride semiconductor device in which a supporting substrate is thinned by using mechanical polishing according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 支持基板、2 多層の窒化物半導体層、2a 凹凸
面、3 素子分離領域、4 表面保護膜、5 ゲート電
極、6 ソース電極、7 ドレイン電極、8ゲート配
線、9 ソース配線、10 ドレイン配線、11 厚膜
保護膜、12 放熱層、13 中間層、14 放熱層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 support substrate, 2 multilayer nitride semiconductor layers, 2a uneven surface, 3 element isolation region, 4 surface protection film, 5 gate electrode, 6 source electrode, 7 drain electrode, 8 gate wiring, 9 source wiring, 10 drain wiring, 11 thick protective film, 12 heat dissipation layer, 13 intermediate layer, 14 heat dissipation layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吹田 宗義 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 南條 拓真 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 阿部 雄次 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 高見 哲也 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5F102 FA00 FA08 GB01 GC01 GJ02 GJ10 GL03 GL04 GL05 GV05 HC15    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Muneyoshi Suita             2-3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo             Inside Ryo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Takuma Nanjo             2-3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo             Inside Ryo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Yuji Abe             2-3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo             Inside Ryo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Tetsuya Takami             2-3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo             Inside Ryo Electric Co., Ltd. F-term (reference) 5F102 FA00 FA08 GB01 GC01 GJ02                       GJ10 GL03 GL04 GL05 GV05                       HC15

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 支持基板上に多層の窒化物半導体層を積
層形成する工程と、 前記多層の窒化物半導体層上に半導体素子を形成する工
程と、 前記半導体素子の形成後に、前記支持基板を取り除く工
程とを備えた、窒化物半導体装置の製造方法。
1. A step of stacking and forming a multi-layered nitride semiconductor layer on a support substrate, a step of forming a semiconductor element on the multi-layered nitride semiconductor layer, and a step of forming the support substrate after the formation of the semiconductor element. And a step of removing the nitride semiconductor device.
【請求項2】 前記支持基板を取り除く前に、前記半導
体素子を覆うように前記多層の窒化物半導体層上に厚膜
保護膜を形成する工程と、 前記支持基板を取り除いた後に、前記厚膜保護膜を除去
する工程とをさらに備えた、請求項1に記載の窒化物半
導体装置の製造方法。
2. A step of forming a thick film protective film on the multilayered nitride semiconductor layers so as to cover the semiconductor element before removing the supporting substrate, and the thick film protecting film after removing the supporting substrate. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of removing the protective film.
【請求項3】 前記支持基板が取り除かれることによっ
て露出した前記多層の窒化物半導体層の表面に、金属ま
たは炭素を主成分とする放熱層を形成する工程をさらに
備えた、請求項1または2に記載の窒化物半導体装置の
製造方法。
3. The method according to claim 1, further comprising the step of forming a heat dissipation layer containing metal or carbon as a main component on a surface of the multilayer nitride semiconductor layer exposed by removing the supporting substrate. A method of manufacturing a nitride semiconductor device according to item 1.
【請求項4】 前記支持基板上に積層形成される前記多
層の窒化物半導体層の厚さを50μm以下とした、請求
項1から3のいずれかに記載の窒化物半導体装置の製造
方法。
4. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 1, wherein the multilayer nitride semiconductor layers formed on the support substrate have a thickness of 50 μm or less.
【請求項5】 前記支持基板上に積層形成される前記多
層の窒化物半導体層の厚さを10μm以下とした、請求
項4に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
5. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 4, wherein the multilayered nitride semiconductor layers formed on the support substrate have a thickness of 10 μm or less.
【請求項6】 前記支持基板をエッチングによって除去
することにより、前記支持基板を取り除く、請求項1か
ら5のいずれかに記載の窒化物半導体装置の製造方法。
6. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 1, wherein the supporting substrate is removed by removing the supporting substrate by etching.
【請求項7】 前記多層の窒化物半導体層が形成される
前記支持基板の表面に、予め凹凸形状を付す工程をさら
に備えた、請求項1から6のいずれかに記載の窒化物半
導体装置の製造方法。
7. The nitride semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of previously forming an uneven shape on a surface of the support substrate on which the multilayer nitride semiconductor layers are formed. Production method.
【請求項8】 前記支持基板と前記多層の窒化物半導体
層との間に、中間層を形成する工程をさらに備え、前記
中間層をエッチングによって除去することにより、前記
支持基板を取り除く、請求項1から5のいずれかに記載
の窒化物半導体装置の製造方法。
8. The step of forming an intermediate layer between the support substrate and the multi-layered nitride semiconductor layer, the removal of the intermediate layer by etching removes the support substrate. 6. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to any one of 1 to 5.
【請求項9】 前記多層の窒化物半導体層が形成される
前記中間層の表面に、予め凹凸形状を付す工程をさらに
備えた、請求項8に記載の窒化物半導体装置の製造方
法。
9. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 8, further comprising a step of previously forming an uneven shape on a surface of the intermediate layer on which the multilayer nitride semiconductor layers are formed.
【請求項10】 支持基板上に金属または炭素を主成分
とする放熱層を形成する工程と、 前記放熱層上に多層の窒化物半導体層を積層形成する工
程と、 前記多層の窒化物半導体層上に半導体素子を形成する工
程と、 前記半導体素子の形成後に、前記支持基板を取り除く工
程とを備えた、窒化物半導体装置の製造方法。
10. A step of forming a heat dissipation layer containing metal or carbon as a main component on a supporting substrate, a step of forming a multilayer nitride semiconductor layer on the heat dissipation layer, and a step of forming the multilayer nitride semiconductor layer. A method of manufacturing a nitride semiconductor device, comprising: a step of forming a semiconductor element on the top; and a step of removing the supporting substrate after the formation of the semiconductor element.
【請求項11】 前記支持基板を取り除く前に、前記半
導体素子を覆うように前記多層の窒化物半導体層上に厚
膜保護膜を形成する工程と、 前記支持基板を取り除いた後に、前記厚膜保護膜を除去
する工程とをさらに備えた、請求項10に記載の窒化物
半導体装置の製造方法。
11. A step of forming a thick film protective film on the multilayer nitride semiconductor layers so as to cover the semiconductor element before removing the supporting substrate, and the thick film protecting film after removing the supporting substrate. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 10, further comprising: removing the protective film.
【請求項12】 前記放熱層上に積層形成される前記多
層の窒化物半導体層の厚さを50μm以下とした、請求
項10または11に記載の窒化物半導体装置の製造方
法。
12. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 10, wherein the multilayered nitride semiconductor layers formed on the heat dissipation layer have a thickness of 50 μm or less.
【請求項13】 前記放熱層上に積層形成される前記多
層の窒化物半導体層の厚さを10μm以下とした、請求
項12に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
13. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 12, wherein the multilayer nitride semiconductor layers formed on the heat dissipation layer have a thickness of 10 μm or less.
【請求項14】 前記放熱層が、3W/cmK以上の熱
伝導率を有する材料からなる、請求項10から13のい
ずれかに記載の窒化物半導体装置の製造方法。
14. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 10, wherein the heat dissipation layer is made of a material having a thermal conductivity of 3 W / cmK or more.
【請求項15】 前記多層の窒化物半導体層が形成され
る前記放熱層の表面に、予め凹凸形状を付す工程をさら
に備えた、請求項10から14のいずれかに記載の窒化
物半導体装置の製造方法。
15. The nitride semiconductor device according to claim 10, further comprising a step of previously forming an uneven shape on a surface of the heat dissipation layer on which the multilayer nitride semiconductor layers are formed. Production method.
【請求項16】 前記支持基板をエッチングによって除
去することにより、前記支持基板を取り除く、請求項1
0から15のいずれかに記載の窒化物半導体装置の製造
方法。
16. The support substrate is removed by removing the support substrate by etching.
16. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to any one of 0 to 15.
【請求項17】 前記支持基板と前記放熱層との間に、
前記放熱層とは異なる中間層を形成する工程をさらに備
え、前記中間層をエッチングによって除去することによ
り、前記支持基板を取り除く、請求項10から15のい
ずれかに記載の窒化物半導体装置の製造方法。
17. Between the support substrate and the heat dissipation layer,
16. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 10, further comprising a step of forming an intermediate layer different from the heat dissipation layer, and removing the supporting substrate by removing the intermediate layer by etching. Method.
【請求項18】 半導体素子が形成された多層の窒化物
半導体層を備えた窒化物半導体装置であって、 前記多層の窒化物半導体層の厚みが50μm以下であ
り、前記多層の窒化物半導体層の裏面に接するように、
金属または炭素を主成分とする放熱層が配置されてい
る、窒化物半導体装置。
18. A nitride semiconductor device comprising a multilayered nitride semiconductor layer having a semiconductor element formed thereon, wherein the multilayered nitride semiconductor layer has a thickness of 50 μm or less, and the multilayered nitride semiconductor layer. So that it touches the back of
A nitride semiconductor device in which a heat dissipation layer containing metal or carbon as a main component is arranged.
【請求項19】 前記多層の窒化物半導体層の厚みが1
0μm以下である、請求項18に記載の窒化物半導体装
置。
19. The multilayer nitride semiconductor layer has a thickness of 1
19. The nitride semiconductor device according to claim 18, which has a thickness of 0 μm or less.
【請求項20】 前記放熱層が、3W/cmK以上の熱
伝導率を有する材料にて形成されている、請求項18ま
たは19に記載の窒化物半導体装置。
20. The nitride semiconductor device according to claim 18, wherein the heat dissipation layer is formed of a material having a thermal conductivity of 3 W / cmK or more.
【請求項21】 前記多層の窒化物半導体層の裏面と前
記放熱層との界面が凹凸形状である、請求項18から2
0のいずれかに記載の窒化物半導体装置。
21. The interface between the back surface of the multi-layered nitride semiconductor layer and the heat dissipation layer has an uneven shape.
0. The nitride semiconductor device according to any one of 0.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009164301A (en) * 2007-12-28 2009-07-23 Fujitsu Ltd Nitride semiconductor device and its manufacturing method
JP2014060427A (en) * 2013-11-11 2014-04-03 Fujitsu Ltd Semiconductor device and manufacturing method of the same

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